JP2007132987A - 画像形成装置及びカブリ制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】長いジョブであってもカブリレベルの変動を抑えてカブリの悪化を防止することができる画像形成装置及びカブリ制御方法を提供すること。
【解決手段】ジョブ中において、カブリ制御パラメータの値を変更させてトナー画像担持体に担持されるトナー画像の頁間に一連の検出パターンを形成し、形成された一連の検出パターンのそれぞれのカブリレベルを検出し、検出された一連の検出パターンのそれぞれのカブリレベルと目標カブリレベルとに基づいて目標カブリ制御パラメータ値を算出し、算出された目標カブリ制御パラメータ値に基づいてカブリ制御パラメータの調整を行う。
【選択図】図６

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置及びカブリ制御方法に関する。

電子写真方式の画像形成装置においては、静電潜像が形成された感光体に対して現像剤（一成分現像の場合はトナー、二成分現像の場合はトナー及びキャリア）が担持された現像剤担持体を相対的に移動させて、感光体上の静電潜像を現像している。この際、地肌カブリ（本来トナーが付着すべきでない地肌部へのトナー付着）が生じないように、感光体の地肌部の表面電位と現像剤担持体のバイアス電位（以下単に現像バイアスともいう）との間に電位差を設定している。

しかしながら、感光体の地肌部の表面電位と現像剤担持体のバイアス電位との電位差を適正な値に設定していたにもかかわらず、耐刷による経時変化、環境条件、放置時間等によりトナー帯電量や現像剤嵩等の現像剤特性が変化し、地肌カブリ（以下単にカブリともいう）が生じてしまう場合がある。

このため、特許文献１においては、画像形成前に、現像バイアスを変化させながらトナーセンサによりトナー濃度を検出して、現像バイアスに対するトナー濃度の特性曲線を求め、トナー未付着状態におけるトナー濃度出力が得られる現像バイアスが基準値より高い場合には、現像バイアスを所定量高くして画像形成を行うことにより、カブリレベルの上昇に対応することが記載されている。

また、特許文献２においては、トナーカブリ検出センサにより画像形成前又は画像形成中にカブリ量を検出し、画像形成前、画像形成終了後のアイドリング時、又は電源オフ後の再電源オン時の何れかのタイミングで、トナーカブリ防止動作（現像剤の予備撹拌）を実施することが記載されている。
特開平５−２２４５１２号公報 特開２００３−２７０８７５号公報

しかしながら、上記特許文献１及び２に記載されているトナーカブリ防止動作を行うタイミングは、画像形成前、画像形成終了後のアイドリング時、又は電源オフ後の再電源オン時の何れかのタイミングであり、ジョブの途中においてはトナーカブリ防止動作を行っていない。そのため、例えば長いジョブにおいては、ジョブの途中においてカブリレベルが変動してカブリが悪化してきたにもかかわらず、そのままの画像形成条件で画像形成が継続されるため、カブリの悪化に対応できないという問題があった。

本発明は、以上のような問題に鑑みてなされたものであり、長いジョブであってもカブリレベルの変動を抑えてカブリの悪化を防止することができる画像形成装置及びカブリ制御方法を提供することを目的とし、下記のいずれかの構成により達成される。

１．トナー画像を担持するトナー画像担持体と、前記トナー画像担持体にカブリレベルを検出するための検出パターンを形成する検出パターン形成手段と、前記トナー画像担持体に対向して設けられ、前記検出パターン形成手段により形成された検出パターンを検出することによりカブリレベルを検出するカブリレベル検出部と、目標カブリレベルを記憶する記憶部と、前記カブリレベル検出部により検出されたカブリレベルと前記記憶部に記憶された目標カブリレベルとに基づいて、カブリ制御パラメータの調整を行うことにより前記トナー画像担持体のカブリレベルを制御するカブリ制御部と、を有し、前記カブリ制御部は、ジョブ中において、前記カブリ制御パラメータの値を変更させて前記検出パターン形成手段により前記トナー画像担持体に担持されるトナー画像の頁間に一連の検出パターンを形成させ、前記カブリレベル検出部により前記一連の検出パターンのそれぞれのカブリレベルを検出させ、検出された前記一連の検出パターンのそれぞれのカブリレベルと前記記憶部に記憶された目標カブリレベルとに基づいて目標カブリ制御パラメータ値を算出し、算出された前記目標カブリ制御パラメータ値に基づいて前記カブリ制御パラメータの調整を行う、ことを特徴とする画像形成装置。

２．前記トナー画像担持体は中間転写体であり、前記中間転写体に対向して、静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体の表面を帯電する帯電装置と、前記帯電装置により帯電された前記静電潜像担持体の表面を露光し前記静電潜像担持体の表面に静電潜像を形成する露光装置と、トナーを保持した現像剤担持体により前記静電潜像を現像し前記静電潜像担持体の表面にトナー画像を形成する現像装置と、がそれぞれに設けられた複数の作像部と、各作像部に対向してそれぞれ設けられ前記静電潜像担持体の表面に形成された前記トナー画像を前記中間転写体の表面に転写する転写装置と、を有することを特徴とする１に記載の画像形成装置。

３．前記トナー画像担持体は、静電潜像担持体であり、前記静電潜像担持体の周囲に、前記静電潜像担持体の表面を帯電する帯電装置と、前記帯電装置により帯電された前記静電潜像担持体の表面を露光し前記静電潜像担持体の表面に静電潜像を形成する露光装置と、トナーを保持した現像剤担持体により前記静電潜像を現像する現像装置と、を配置したことを特徴とする１に記載の画像形成装置。

４．前記カブリ制御パラメータは、前記帯電装置により帯電される前記静電潜像担持体の表面電位であることを特徴とする２又は３に記載の画像形成装置。

５．前記カブリ制御パラメータは、前記現像剤担持体に印加される現像バイアス電圧であることを特徴とする２又は３に記載の画像形成装置。

６．前記現像バイアス電圧は、交流成分を有し、前記カブリ制御パラメータは、前記交流成分のピークツーピーク電圧であることを特徴とする５に記載の画像形成装置。

７．前記現像バイアス電圧は、交流成分を有し、前記カブリ制御パラメータは、前記交流成分の周波数であることを特徴とする５に記載の画像形成装置。

８．前記目標カブリレベルは、目標カブリ面積率に基づいて定められることを特徴とする１に記載の画像形成装置。

９．前記複数の作像部は、イエロー、マゼンタ、シアン及び黒の作像部からなり、黒の作像部のみを用いて作像を行うモノクロモードと、イエロー、マゼンタ、シアン及び黒の全ての作像部を用いて作像を行うフルカラーモードと、を有し、前記目標カブリレベルは、目標カブリ面積率に基づいて定められ、前記モノクロモードと前記フルカラーモードとで前記目標カブリ面積率を異ならせることを特徴とする２に記載の画像形成装置。

１０．前記モノクロモードの方が前記フルカラーモードよりも前記目標カブリ面積率が小さいことを特徴とする９に記載の画像形成装置。

１１．カブリ制御パラメータの調整を行うことによりトナー画像担持体のカブリレベルを制御するカブリ制御方法において、記憶部に目標カブリレベルを記憶させる目標カブリレベル記憶ステップと、ジョブ中において、カブリ制御パラメータの値を変更させて検出パターン形成手段によりトナー画像担持体に担持されるトナー画像の頁間に一連の検出パターンを形成させる検出パターン作成ステップと、カブリレベル検出部により前記一連の検出パターンのそれぞれのカブリレベルを検出させるカブリレベル検出ステップと、検出された前記一連の検出パターンのそれぞれのカブリレベルと前記記憶部に記憶された目標カブリレベルとに基づいて目標カブリ制御パラメータ値を算出する目標カブリ制御パラメータ値算出ステップと、算出された前記目標カブリ制御パラメータ値に基づいて前記カブリ制御パラメータの調整を行うカブリ制御パラメータ調整ステップと、を有することを特徴とするカブリ制御方法。

本発明によれば、ジョブの途中においてカブリレベルを検出し、ジョブの途中において画像形成条件にフィードバックすることができるので、カブリレベルの変動が抑えられ、長いジョブであってもカブリが悪化することがない。

（装置の全体構成及び基本動作）
本発明の最良の実施形態として、タンデムフルカラー画像形成装置に本発明を適用した場合について説明するが、一例であり、これに限定されるものではない。

図１は、本実施形態に係る画像形成装置の構成図である。イエロー作像部Ｙ、マゼンタ作像部Ｍ、シアン作像部Ｃ、黒作像部Ｋが中間転写体２０の移動方向に沿って設けられている。イエロー作像部Ｙは、帯電装置１１Ｙ、露光装置１２Ｙ、現像装置１３Ｙ、クリーニング装置１４Ｙ、表面電位センサ３１Ｙが感光体１０Ｙの周囲に感光体１０Ｙの回転方向に沿って設けられている。帯電装置１１Ｙにより均一に帯電された感光体１０Ｙの表面が露光装置１２Ｙにより露光されて潜像が形成され、該潜像が現像装置１３Ｙにより現像されることで、感光体１０Ｙの表面にイエロートナー画像が形成される。

中間転写体２０を挟んでイエロー作像部Ｙの反対側には、一次転写ローラ１５Ｙが設けられている。一次転写ローラ１５Ｙに所定の電圧を印加するより、感光体１０Ｙ上のイエロートナー画像が中間転写体２０に転写される。一方、一次転写ローラ１５Ｙとの対向部を通過した感光体１０Ｙの表面はクリーニング装置１４Ｙとの対向部に到達し、一次転写ローラ１５Ｙによって転写されなかった転写残トナーがクリーニング装置１４Ｙにより回収される。

マゼンタ作像部Ｍ、シアン作像部Ｃ、黒作像部Ｋについては、イエロー作像部Ｙと同一構成であるので、説明は省略する。

本実施形態の画像形成装置は、モノクロモードとフルカラーモードとを有し、モノクロモードの際は、一次転写ローラ１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃは感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃへの圧接が解除されており、一次転写ローラ１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃに対向する中間転写体２０の部分は感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃより離間している。一次転写ローラ１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃは１つのユニットで構成されており、一次転写ローラ１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃの圧接解除は一体的に連動して行われる。フルカラーモードの際は、全ての一次転写ローラ１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋが圧接されている。一次転写ローラ１５Ｋは、モノクロモード及びフルカラーモードにかかわらず常に感光体１０Ｋに圧接されている。

各作像部Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋにおいて形成された各トナー画像は、中間転写体２０上で重ね合わされ、フルカラートナー画像が形成される。

中間転写体２０は、ベルト形状であり、駆動ローラ２１、アースローラ２２、テンションローラ２３、従動ローラ２４に張架されている。中間転写体２０の走行は、図示しない駆動モータによる駆動ローラ２１の回転により行われる。

中間転写体２０を挟んでアースローラ２２の反対側には、二次転写ローラ２５が設けられている。中間転写体２０と二次転写ローラ２５との間は、タイミングローラ２７を通過した後の記録媒体Ｐが通過する経路となっており、二次転写ローラ２５に所定の電圧を印加することにより、中間転写体２０上のフルカラートナー画像が記録媒体Ｐに転写される。転写後の記録媒体Ｐは、定着装置４により定着される。

中間転写体２０を挟んで従動ローラ２４の反対側には、クリーニング装置２６が設けられており、二次転写ローラ２５によって転写されなかった転写残トナーが回収される。

中間転写体２０の二次転写ローラ２５よりも下流でクリーニング装置２６よりも上流の位置に対向してカブリレベル検出センサ３０が設けられている。後に詳述するカブリ制御において各作像部Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋで形成した検出パターンを、各一次転写ローラ１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋにより中間転写体２０に転写させ、カブリレベル検出センサ３０により検出パターンのカブリレベルを検出する。カブリ検出を行う際には二次転写ローラ２５による転写は行わない。

（作像部の構成及び作像プロセス）
図２は、図１における各作像部Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの詳細図である。各作像部Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋについては同一構成であるので、各作像部の構成要素における末尾のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの符号については省略して示す。

本実施形態においては、負帯電感光体、負帯電トナーを用い、負極性の現像バイアスを印加して反転現像を行う場合について説明するが、一例であり、これに限定されるものではない。つまり、本発明においては、正帯電感光体、正帯電トナーを用い、正極性の現像バイアスを印加して反転現像を行う場合についても適用可能であり、また正規現像を行う場合においても適用可能である。

感光体１０は、負帯電感光体であり、図中の矢印方向に回転する。負帯電感光体としては、例えばフタロシアニン系の感光体が使用できる。

帯電装置１１は、感光体１０の表面を負極性に帯電させる。スコロトロン帯電装置やローラ帯電装置等の帯電装置が使用できる。表面電位センサ３１は、帯電電位を制御するために用いられる。表面電位センサ３１の出力値を帯電装置１１にフィードバックすることにより帯電電位が制御される。

露光装置１２は、帯電装置１１により負極性に帯電された感光体１０に対し、画像データに基づいた露光を行うことにより感光体１０の表面に潜像を形成させる。露光装置１２の光源としては、半導体レーザやＬＥＤアレイ等が使用できる。

現像装置１３は、本実施形態においては、二成分現像装置を用いた場合について説明するが、一成分現像装置を用いることも可能である。ケーシング１３０の内部にトナー及びキャリアを主成分とする現像剤が収容されている。トナーは、キャリアとの摩擦帯電により負極性に帯電する負帯電トナーである。

現像スリーブ１３１は、現像剤を担持して図中の矢印方向に回転（感光体との対向部では感光体の移動方向と反対方向に移動）することで感光体１０との対向部に現像剤を供給する。現像スリーブ１３１の内部には、磁気力により現像スリーブ１３１上に現像剤を保持するためのマグネットロール１３２が固定されて設けられている。ケーシング１３０の内部で現像スリーブ１３１に対向する位置には、現像スリーブ１３１上の現像剤量を規制する規制ブレード１３３が設けられている。現像スリーブ１３１に対向して規制ブレード１３３よりも現像スリーブ１３１の回転方向上流の位置には、現像スリーブ１３１に現像剤を供給するためのバケットローラ１３４が設けられている。バケットローラ１３４を介して現像スリーブ１３１と反対側には、ケーシング１３０内部で現像剤を循環搬送させながら混合撹拌するための搬送スクリュー１３５，１３６が設けられている。

搬送スクリュー１３５，１３６により循環搬送され混合撹拌された現像剤は、トナーとキャリアとの摩擦帯電により、トナーが負極性に、キャリアが正極性に帯電される。この帯電した現像剤はバケットローラ１３４を介して現像スリーブ１３１に供給される。現像スリーブ１３１に供給された現像剤は規制ブレード１３３により現像剤の高さが規制され、感光体１０との対向部に供給される。

現像スリーブ１３１には、感光体１０へのトナー付着量を制御するための現像バイアスＶｂが印加されている。現像バイアスＶｂは、本実施形態においては、直流成分Ｖｂ（ＤＣ）と交流成分Ｖｂ（ＡＣ）とが重畳された現像バイアスを用いた場合について説明するが、直流成分のみからなる現像バイアスを用いることも可能である。

図３は、作像プロセスにおける感光体電位と現像バイアス電位との関係を示す遷移図である。まず、感光体１０は、帯電装置１１により表面が均一に負帯電される。このとき、表面電位センサ３１により検出された値が帯電装置１１にフィードバックされ、感光体１０は所定の帯電電位（Ｖ０）に帯電される（図３（ａ））。

次に、所定の負電位に帯電された感光体１０の表面は、露光装置１２により画像データに基づいた露光が行われる。これにより、露光部分の負電位の絶対値が小さく（Ｖｉ）なり、静電潜像が形成される（図３（ｂ））。

次に、静電潜像が形成された感光体１０の表面は、現像スリーブ１３１との対向部に到達し、現像が行われる。現像スリーブ１３１には現像バイアスＶｂが印加されており、露光手段１２により露光された部分に現像剤中のトナーが付着する。また、表面電位Ｖ０と現像バイアスＶｂ（ＤＣ）との電位差が十分に大きくないと、未露光部分にカブリトナーとして付着する（図３（ｃ））。

（カブリ制御）
＜カブリ制御構成＞
図４は、本実施形態に係るカブリ制御の制御構成を示すブロック図である。カブリ制御に関連する制御構成のみを示し、それ以外の制御構成については省略している。プログラムに従ってカブリ制御を行う制御部４０を中心に、以下の各部から構成されている。

記憶部４１は、カブリ制御の制御プログラムの他、後述の目標カブリレベル等を記憶している。カブリレベル検出センサ３０は、反射型の光学式センサであり、中間転写体２０上のカブリレベルに対応した出力値を制御部４０に入力する。表面電位センサ３１は、感光体１０の表面電位に対応した出力値を制御部４０に入力する。

現像バイアス電源１３８は、現像スリーブ１３１に現像バイアスＶｂを印加するための電源であり、カブリ制御時において、制御部４０により、カブリレベル検出センサ３０の出力値に基づいて決定される現像バイアスＶｂを出力するよう制御される。本実施形態においては、現像バイアスＶｂは、直流成分Ｖｂ（ＤＣ）と交流成分Ｖｂ（ＡＣ）とが重畳されており、Ｖｂ（ＤＣ）値、Ｖｂ（ＡＣ）のピークツーピーク値、Ｖｂ（ＡＣ）の周波数が、制御部４０により制御可能となっている。

帯電装置１１は、カブリ制御時において、制御部４０により、カブリレベル検出センサ３０の出力値に基づいて決定される帯電出力を行うよう制御される。このとき、制御部４０は、表面電位センサ３１の出力値に基づいて帯電出力値の調整を行う。

一次転写ローラ（１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ）圧接解除モータ１５１は、フルカラーモードとモノクロモードとで一次転写ローラ１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃの圧接解除の切り換えを行うモータである。フルカラーモードでは、制御部４０により、一次転写ローラ１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃは圧接状態に切り換えられ、モノクロモードでは、制御部４０により、一次転写ローラ１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃは解除状態に切り換えられる。

＜カブリ制御パラメータ＞
図５は、本実施形態に係るフルカラーモードにおけるカブリマージンとカブリ面積率との関係を示す特性図である。この特性図はあくまでも一例であり、装置構成、環境条件等によって絶対的な値が異なることは言うまでもない。カブリマージンとは、感光体の表面電位Ｖ０と現像バイアスのＤＣ成分Ｖｂ（ＤＣ）との差の絶対値をいう（図３（ｃ）参照）。カブリ面積率とは、所定面積の地肌部分（本実施形態においては、中間転写体２０の表面）に占めるトナー付着部分（フルカラーモードの場合、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ４色のカブリトナーが付着している）の面積の割合をいう。

カブリマージン（Ｖ）を横軸、カブリ面積率（％）を縦軸に、初期プリント時、１０００枚プリント時、２０００枚プリント時におけるそれぞれの特性曲線を示している。カブリマージンが一定の状態では、プリント枚数が増加するほどカブリ面積率は大きくなり、カブリが悪化することが理解できる。

フルカラーモードで印字した場合においては、一般的にカブリ面積率が約２％以下であればユーザがカブリとして認識できないレベルであるので、経時的にカブリ面積率を２％以下に維持できれば品質上問題とならない。カブリマージンが、スタート時：５０Ｖ、１０００枚プリント時：６０Ｖ、２０００枚プリント時：７０Ｖであれば、カブリ面積率が２％以下に維持され品質上問題とならない。

カブリマージンを更に大きくして、カブリ面積率を２％よりも小さくすることも可能であるが、現像装置から外に排出されるカブリトナーの割合が減少するので、その分カブリトナーが現像装置内に蓄積されることになる。そうすると耐刷時のカブリレベルが短時間で悪化することになるので、ユーザがカブリとして認識できない上限のカブリ面積率（約２％）でカブリ面積率を維持することが好ましい。

一方、モノクロモードにおいては、図示はしないが、カブリマージンとカブリ面積率との関係はフルカラーモードと同様の傾向の特性を示す。モノクロモードにおけるユーザがカブリとして認識できないカブリ面積率は、カブリトナーが黒色のみ（Ｙ、Ｍ、Ｃの感光体が中間転写体と離間している為）で目立ち易いため、フルカラーモードの場合よりも低く約１％以下である。経時的にカブリ面積率を１％以下に維持できれば品質上問題とならない。フルカラーモードの場合と同様に、ユーザがカブリとして認識できない上限のカブリ面積率（約１％）でカブリ面積率を維持することが好ましい。

フルカラーモード及びモノクロモードのそれぞれにおいて維持すべき目標のカブリ面積率に対応するカブリレベル検出センサ３０の出力値（目標カブリレベル）が、記憶部４１に予め記憶されている。カブリレベル検出センサ３０の出力値が目標カブリレベルになるように表面電位Ｖ０又は現像バイアスのＤＣ成分Ｖｂ（ＤＣ）を制御してカブリマージンを調整することにより、カブリレベルを適正な状態に維持することが可能となる。

カブリ制御パラメータとしては、上記のカブリマージンを調整する表面電位Ｖ０、現像バイアスのＤＣ成分Ｖｂ（ＤＣ）の他に、Ｖｂ（ＡＣ）のピークツーピーク値、Ｖｂ（ＡＣ）の周波数等が挙げられる。また、これらのパラメータを組み合わせて用いてもよいことはもちろんである。

一般的に、Ｖｂ（ＡＣ）のピークツーピーク値を小さくするとカブリ面積率は小さくなり、Ｖｂ（ＡＣ）の周波数を高くするとカブリ面積率は小さくなる傾向にあるが、現像システムによって傾向が異なる場合もある。

＜カブリ制御の概要＞
図６は、本実施形態に係るカブリ制御の概要図である。一例であって、これに限定されるものではない。図に示すように、画像形成時において、中間転写体２０上には用紙上の１枚毎の画像に対応したトナー画像が形成されるとともに、トナー画像間には一連の検出パターンが形成される。図６の例においては、１枚目の画像と２枚目の画像との間に検出パターンＡ１、２枚目の画像と３枚目の画像との間に検出パターンＢ１、３枚目の画像と４枚目の画像との間に検出パターンＣ１、４枚目の画像と５枚目の画像との間に検出パターンＤ１、が形成される。

カブリ制御パラメータの値をそれぞれ異ならせて一連の検出パターンＡ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１を形成することにより、カブリ面積率の異なった一連の検出パターンＡ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１が得られる。形成された検出パターンＡ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１をカブリレベル検出センサ３０で検出することにより、それぞれの検出パターンに対するカブリレベル検出センサ３０の出力値ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１が得られる。

得られたカブリレベル検出センサ３０の出力値ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１とそれぞれの出力値におけるカブリ制御パラメータの値とから、カブリ制御パラメータの値とカブリレベル検出センサ３０の出力値との関係式を算出することができる。この関係式に、記憶部４１に予め記憶されている目標カブリレベルを適用することにより、目標カブリレベルを得るために必要な目標カブリ制御パラメータ値を算出することができる。

算出された目標カブリ制御パラメータ値を画像形成における新たな目標カブリ制御パラメータ値として適用する。既に画像形成を開始している頁の画像については適用前のカブリ制御パラメータ値のまま画像形成を行い、新たに画像形成を行う頁の画像から新たな目標カブリ制御パラメータ値の適用を行う。図６の例では、７枚目の画像から新たな目標カブリ制御パラメータ値の適用を行っている。

その後、図６の例では、７枚目の画像と８枚目の画像との間に検出パターンＡ２、８枚目の画像と９枚目の画像との間に検出パターンＢ２、９枚目の画像と１０枚目の画像との間に検出パターンＣ２、１０枚目の画像と１１枚目の画像との間に検出パターンＤ２、が形成され、上記の制御が繰り返されていく。

＜カブリ制御のフロー＞
図７は、本実施形態に係るカブリ制御の制御フロー図である。大きなステップとしては、検出パターンの形成（ステップＳ１００）、検出パターンの検出（ステップＳ２００）、目標カブリ制御パラメータ値の算出（ステップＳ３００）、目標カブリ制御パラメータ値の適用（ステップＳ４００）の各ステップからなる。以下各ステップについて詳細に説明する。

一例として、感光体の表面電位Ｖ０をカブリ制御パラメータとして用いてカブリマージンを変化させる場合について説明するが、カブリ制御パラメータとして現像バイアスのＤＣ成分Ｖｂ（ＤＣ）を用いてカブリマージンを変化させてもよいし、また、カブリ制御パラメータとしてＶｂ（ＡＣ）のピークツーピーク値、Ｖｂ（ＡＣ）の周波数を用いてもよいことはもちろんである。

理解しやすいように、前提として、各作像部Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋにおいて、例えば、感光体の表面電位Ｖ０が−６５０Ｖ、現像バイアスのＤＣ成分Ｖｂ（ＤＣ）が−６００Ｖに設定され（カブリマージンは、｜−６５０Ｖ−（−６００Ｖ）｜＝５０Ｖ）、フルカラーモードにて頁画像の形成が行われるものとする。表面電位Ｖ０、現像バイアスＶｂ（ＤＣ）の値は一例であり、これに限られるものではない。

図８は、ステップＳ１００の検出パターンの形成に係る制御フロー図である。まず、制御部４０は、各作像部において感光体１０上に検出パターンＡ（図６の例のＡ１あるいはＡ２のパターンに相当）を形成するタイミングか否かを判断する（ステップＳ１０１）。検出パターンを形成するタイミングは、中間転写体２０上の頁毎のトナー画像の間に検出パターンが形成されるタイミングである。

各作像部において感光体１０上に検出パターンＡを形成するタイミングであると判断すると（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、制御部４０は、表面電位Ｖ０を例えば−６２０Ｖに設定し、カブリマージン＝｜−６２０Ｖ−（−６００Ｖ）｜＝２０Ｖで検出パターンＡの形成を開始する（ステップＳ１０２）。この検出パターンＡを形成する際の表面電位Ｖ０＝−６２０Ｖは、予め記憶部４１に記憶されている。あるいは、頁画像形成時の表面電位Ｖ０＝−６５０Ｖを基に、その値から例えば３０Ｖ変更するようにして決定してもよい。

各作像部において感光体１０上に検出パターンＡを形成するタイミングでない（頁画像の形成中）と判断すると（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、制御部４０は、各作像部において感光体１０上に検出パターンＡを形成するタイミングになるまで、頁画像形成時の表面電位Ｖ０＝−６５０Ｖを維持する。

ステップＳ１０３において、制御部４０は、各作像部において感光体１０上への検出パターンＡの形成を終了するタイミングであるか否かを判断する。検出パターンの形成を終了するタイミングは、検出パターンがカブリレベル検出センサ３０で検出するのに十分な大きさに形成され、且つ次の頁画像の画像形成が開始されるまでのタイミングである。

各作像部において感光体１０上への検出パターンＡの形成を終了するタイミングであると判断すると（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、制御部４０は、表面電位Ｖ０を頁画像形成時の−６５０Ｖに戻し、次の頁画像の画像形成に備える（ステップＳ１０４）。

各作像部において感光体１０上への検出パターンＡの形成を終了するタイミングでない（検出パターンＡの形成中）と判断すると（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、制御部４０は、各作像部において感光体１０上への検出パターンＡの形成を終了するタイミングになるまで、検出パターンＡ形成時の表面電位Ｖ０＝−６２０Ｖを維持する。

ステップＳ１０５において、制御部４０は、各作像部において感光体１０上に検出パターンＢ（図６の例のＢ１あるいはＢ２のパターンに相当）を形成するタイミングか否かを判断する。

各作像部において感光体１０上に検出パターンＢを形成するタイミングであると判断すると（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）、制御部４０は、表面電位Ｖ０を例えば−６５０Ｖ（検出パターンＡを形成する際に設定した表面電位−６２０Ｖから−３０Ｖ変更した値）に設定し、カブリマージン＝｜−６５０Ｖ−（−６００Ｖ）｜＝５０Ｖで検出パターンＢの形成を開始する（ステップＳ１０６）。

各作像部において感光体１０上に検出パターンＢを形成するタイミングでない（頁画像の形成中）と判断すると（ステップＳ１０５；Ｎｏ）、制御部４０は、各作像部において感光体１０上に検出パターンＢを形成するタイミングになるまで、頁画像形成時の表面電位Ｖ０＝−６５０Ｖを維持する。

ステップＳ１０７において、制御部４０は、各作像部において感光体１０上への検出パターンＢの形成を終了するタイミングであるか否かを判断する。

各作像部において感光体１０上への検出パターンＢの形成を終了するタイミングであると判断すると（ステップＳ１０７；Ｙｅｓ）、制御部４０は、表面電位Ｖ０を頁画像形成時の−６５０Ｖに戻し、次の頁画像の画像形成に備える（ステップＳ１０８）。

各作像部において感光体１０上への検出パターンＢの形成を終了するタイミングでない（検出パターンＢの形成中）と判断すると（ステップＳ１０７；Ｎｏ）、制御部４０は、各作像部において感光体１０上への検出パターンＢの形成を終了するタイミングになるまで、検出パターンＢ形成時の表面電位Ｖ０＝−６５０Ｖを維持する。

ステップＳ１０９において、制御部４０は、各作像部において感光体１０上に検出パターンＣ（図６の例のＣ１あるいはＣ２のパターンに相当）を形成するタイミングか否かを判断する。

各作像部において感光体１０上に検出パターンＣを形成するタイミングであると判断すると（ステップＳ１０９；Ｙｅｓ）、制御部４０は、表面電位Ｖ０を例えば−６８０Ｖ（検出パターンＡを形成する際に設定した表面電位−６２０Ｖよりも−６０Ｖ変更した値）に設定し、カブリマージン＝｜−６８０Ｖ−（−６００Ｖ）｜＝８０Ｖで検出パターンＣの形成を開始する（ステップＳ１１０）。

各作像部において感光体１０上に検出パターンＣを形成するタイミングでない（頁画像の形成中）と判断すると（ステップＳ１０９；Ｎｏ）、制御部４０は、各作像部において感光体１０上に検出パターンＣを形成するタイミングになるまで、頁画像形成時の表面電位Ｖ０＝−６５０Ｖを維持する。

ステップＳ１１１において、制御部４０は、各作像部において感光体１０上への検出パターンＣの形成を終了するタイミングであるか否かを判断する。

各作像部において感光体１０上への検出パターンＣの形成を終了するタイミングであると判断すると（ステップＳ１１１；Ｙｅｓ）、制御部４０は、表面電位Ｖ０を頁画像形成時の−６５０Ｖに戻し、次の頁画像の画像形成に備える（ステップＳ１１２）。

各作像部において感光体１０上への検出パターンＣの形成を終了するタイミングでない（検出パターンＣの形成中）と判断すると（ステップＳ１１１；Ｎｏ）、制御部４０は、各作像部において感光体１０上への検出パターンＣの形成を終了するタイミングになるまで、検出パターンＣ形成時の表面電位Ｖ０＝−６８０Ｖを維持する。

ステップＳ１１３において、制御部４０は、各作像部において感光体１０上に検出パターンＤ（図６の例のＤ１あるいはＤ２のパターンに相当）を形成するタイミングか否かを判断する。

各作像部において感光体１０上に検出パターンＤを形成するタイミングであると判断すると（ステップＳ１１３；Ｙｅｓ）、制御部４０は、表面電位Ｖ０を例えば−７１０Ｖ（検出パターンＡを形成する際に設定した表面電位−６２０Ｖよりも−９０Ｖ変更した値）に設定し、カブリマージン＝｜−７１０Ｖ−（−６００Ｖ）｜＝１１０Ｖで検出パターンＤの作成を開始する（ステップＳ１１４）。

各作像部において感光体１０上に検出パターンＤを形成するタイミングでない（頁画像の形成中）と判断すると（ステップＳ１１３；Ｎｏ）、制御部４０は、各作像部において感光体１０上に検出パターンＤを形成するタイミングになるまで、頁画像形成時の表面電位Ｖ０＝−６５０Ｖを維持する。

ステップＳ１１５において、制御部４０は、各作像部において感光体１０上への検出パターンＤの形成を終了するタイミングであるか否かを判断する。

各作像部において感光体１０上への検出パターンＤの形成を終了するタイミングであると判断すると（ステップＳ１１５；Ｙｅｓ）、制御部４０は、表面電位Ｖ０を頁画像形成時の−６５０Ｖに戻し、次の頁画像の画像形成に備える（ステップＳ１１６）。

各作像部において感光体１０上への検出パターンＤの形成を終了するタイミングでない（検出パターンＤの形成中）と判断すると（ステップＳ１１５；Ｎｏ）、制御部４０は、各作像部において感光体１０上への検出パターンＤの形成を終了するタイミングになるまで、検出パターンＤ形成時の表面電位Ｖ０＝−７１０Ｖを維持する。

本実施形態においては、表面電位Ｖ０を異ならせて、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４つの検出パターンを形成したが、４つに限定されるものではなく、検出パターンは、複数であれば数はいくつでもよい。

図９は、ステップＳ２００の検出パターンの検出に係る制御フロー図である。まず、制御部４０は、検出パターンＡの検出タイミングか否かを判断する（ステップＳ２０１）。

検出パターンＡを検出するタイミングであると判断すると（ステップＳ２０１；Ｙｅｓ）、制御部４０は、カブリレベル検出センサ３０の出力値を記憶部４１に記憶させる（ステップＳ２０２）。このとき、検出パターンＡを形成したときの表面電位Ｖ０＝−６２０Ｖと対応付けて記憶させる。検出パターンＡを検出するタイミングでないと判断すると（ステップＳ２０１；Ｎｏ）、制御部４０は、検出パターンＡを検出するタイミングになるまで待機する。

次に、制御部４０は、検出パターンＢの検出タイミングか否かを判断する（ステップＳ２０３）。検出パターンＢを検出するタイミングであると判断すると（ステップＳ２０３；Ｙｅｓ）、制御部４０は、カブリレベル検出センサ３０の出力値を記憶部４１に記憶させる（ステップＳ２０４）。このとき、検出パターンＢを形成したときの表面電位Ｖ０＝−６５０Ｖと対応付けて記憶させる。検出パターンＢを検出するタイミングでないと判断すると（ステップＳ２０３；Ｎｏ）、制御部４０は、検出パターンＢを検出するタイミングになるまで待機する。

次に、制御部４０は、検出パターンＣの検出タイミングか否かを判断する（ステップＳ２０５）。検出パターンＣを検出するタイミングであると判断すると（ステップＳ２０５；Ｙｅｓ）、制御部４０は、カブリレベル検出センサ３０の出力値を記憶部４１に記憶させる（ステップＳ２０６）。このとき、検出パターンＣを形成したときの表面電位Ｖ０＝−６８０Ｖと対応付けて記憶させる。検出パターンＣを検出するタイミングでないと判断すると（ステップＳ２０５；Ｎｏ）、制御部４０は、検出パターンＣを検出するタイミングになるまで待機する。

次に、制御部４０は、検出パターンＤの検出タイミングか否かを判断する（ステップＳ２０７）。検出パターンＤを検出するタイミングであると判断すると（ステップＳ２０７；Ｙｅｓ）、制御部４０は、カブリレベル検出センサ３０の出力値を記憶部４１に記憶させる（ステップＳ２０８）。このとき、検出パターンＤを形成したときの表面電位Ｖ０＝−７１０Ｖと対応付けて記憶させる。検出パターンＤを検出するタイミングでないと判断すると（ステップＳ２０７；Ｎｏ）、制御部４０は、検出パターンＤを検出するタイミングになるまで待機する。

図１０は、ステップＳ３００の目標カブリ制御パラメータ値の算出に係る制御フロー図である。本実施形態においては、カブリ制御パラメータとして表面電位Ｖ０を用いているので、目標表面電位Ｖ０_tを算出する。

まず、制御部４０は、検出パターンの検出ステップＳ２００で得られ記憶部４１に記憶された、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ各検出パターンをカブリレベル検出センサ３０で検出したときの各出力値と各出力値に対応付けられた表面電位Ｖ０の値とから、表面電位Ｖ０とカブリレベル検出センサ３０の出力値との関係式を算出する。例えば、公知の最小２乗法を用いて２次式への近似を行うことにより回帰式を算出する（ステップＳ３０１）。

次に、制御部４０は、記憶部４１に予め記憶されている目標カブリレベルを上記回帰式に代入することにより目標表面電位Ｖ０_tを算出する（ステップＳ３０２）。本実施形態においては、記憶部４１に予め記憶されている目標カブリレベルは、フルカラーモードでの目標カブリ面積率２％に対応している。

尚、目標カブリレベルを記憶する代わりに、目標カブリ面積率を記憶することによっても対応することは可能である。その際は、カブリ面積率とカブリレベル検出センサ３０の値との関係を表したテーブルを記憶させておけばよい。

図１１は、ステップＳ４００の目標カブリ制御パラメータ値の適用に係る制御フロー図である。本実施形態においては、カブリ制御パラメータとして表面電位Ｖ０を用いており、ステップＳ３００で算出した目標表面電位Ｖ０_tを適用する。

まず、制御部４０は、目標表面電位Ｖ０_tを適用するタイミングか否かを判断する（ステップＳ４０１）。目標表面電位Ｖ０_tを適用するタイミングであると判断すると（ステップＳ４０１；Ｙｅｓ）、目標表面電位Ｖ０_tを頁画像形成時の表面電位Ｖ０として設定する（ステップＳ４０２）。目標表面電位Ｖ０_tを適用するタイミングは、目標表面電位Ｖ０_tの算出が完了し、その後新たに画像形成を行う頁画像から適用を行う。これにより、ジョブの途中の頁画像から頁画像形成時の表面電位Ｖ０の値が更新されることになり、長いジョブであってもカブリレベルの変動を抑えてカブリの悪化を防止することができる。

目標表面電位Ｖ０_tを適用するタイミングでないと判断すると（ステップＳ４０１；Ｎｏ）、目標表面電位Ｖ０_tを適用するタイミングになるまで待機する。

本実施形態のカブリ制御においては、フルカラーモードに適用した場合について説明したが、モノクロモードに適用することも当然可能である。

以上のように、本発明によれば、ジョブの途中においてカブリレベルを検出し、ジョブの途中においてカブリ制御パラメータにフィードバックすることができるので、カブリレベルの変動が抑えられ、長いジョブであってもカブリが悪化することがない。

また、ユーザがカブリとして認識できない上限のカブリ面積率でカブリレベルを維持させるので、画像に目立たない程度に現像装置からカブリトナーが排出される。そのため、カブリトナーが現像装置内に蓄積されることがなく、長期に亘っての良好なカブリレベルの画像を維持できる。

本実施形態においては、小型化、低コスト化のため中間転写体２０上に設けた１つのカブリレベル検出センサ３０によりカブリ制御を行ったが、各感光体１０上の現像装置１３と一次転写ローラ１５との間にそれぞれカブリレベル検出センサを設けて、各色独立にカブリ制御を行うことも可能である。

本実施形態においては、タンデムフルカラー画像形成装置に本発明を適用したが、モノクロの画像形成装置にも適用可能である。この場合は、感光体上の現像装置と転写装置との間にカブリレベル検出センサを設け、目標カブリ面積率１％に対応した目標カブリレベルを目標にカブリ制御が行われる。

本実施形態に係る画像形成装置の構成図である。 本実施形態に係る作像部の構成図である。 作像プロセスにおける感光体電位と現像バイアス電位との関係を示す遷移図である。 実施形態に係るカブリ制御の制御構成を示すブロック図である。 本実施形態に係るフルカラーモードにおけるカブリマージンとカブリ面積率との関係を示す特性図である。 本実施形態に係るカブリ制御の概要図である。 本実施形態に係るカブリ制御の制御フロー図である。 図７における検出パターンの形成に係る制御フロー図である。 図７における検出パターンの検出に係る制御フロー図である。 図７における目標カブリ制御パラメータ値の算出に係る制御フロー図である。 図７における目標カブリ制御パラメータ値の適用に係る制御フロー図である。

符号の説明

１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ 感光体（静電潜像担持体）
１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ 帯電装置
１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋ 露光装置
１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋ 現像装置
２０ 中間転写体（トナー画像担持体）
３０ カブリレベル検出センサ（カブリレベル検出部）
４０ 制御部（カブリ制御部）
４１ 記憶部
１３８ 現像バイアス電源
Ｖｂ 現像バイアス
Ｖ０ 帯電電位

Claims (11)

1. トナー画像を担持するトナー画像担持体と、
   前記トナー画像担持体にカブリレベルを検出するための検出パターンを形成する検出パターン形成手段と、
   前記トナー画像担持体に対向して設けられ、前記検出パターン形成手段により形成された検出パターンを検出することによりカブリレベルを検出するカブリレベル検出部と、
   目標カブリレベルを記憶する記憶部と、
   前記カブリレベル検出部により検出されたカブリレベルと前記記憶部に記憶された目標カブリレベルとに基づいて、カブリ制御パラメータの調整を行うことにより前記トナー画像担持体のカブリレベルを制御するカブリ制御部と、
   を有し、
   前記カブリ制御部は、ジョブ中において、前記カブリ制御パラメータの値を変更させて前記検出パターン形成手段により前記トナー画像担持体に担持されるトナー画像の頁間に一連の検出パターンを形成させ、前記カブリレベル検出部により前記一連の検出パターンのそれぞれのカブリレベルを検出させ、検出された前記一連の検出パターンのそれぞれのカブリレベルと前記記憶部に記憶された目標カブリレベルとに基づいて目標カブリ制御パラメータ値を算出し、算出された前記目標カブリ制御パラメータ値に基づいて前記カブリ制御パラメータの調整を行う、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記トナー画像担持体は中間転写体であり、
   前記中間転写体に対向して、静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体の表面を帯電する帯電装置と、前記帯電装置により帯電された前記静電潜像担持体の表面を露光し前記静電潜像担持体の表面に静電潜像を形成する露光装置と、トナーを保持した現像剤担持体により前記静電潜像を現像し前記静電潜像担持体の表面にトナー画像を形成する現像装置と、がそれぞれに設けられた複数の作像部と、
   各作像部に対向してそれぞれ設けられ前記静電潜像担持体の表面に形成された前記トナー画像を前記中間転写体の表面に転写する転写装置と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記トナー画像担持体は、静電潜像担持体であり、
   前記静電潜像担持体の周囲に、前記静電潜像担持体の表面を帯電する帯電装置と、前記帯電装置により帯電された前記静電潜像担持体の表面を露光し前記静電潜像担持体の表面に静電潜像を形成する露光装置と、トナーを保持した現像剤担持体により前記静電潜像を現像する現像装置と、を配置したことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記カブリ制御パラメータは、前記帯電装置により帯電される前記静電潜像担持体の表面電位であることを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
5. 前記カブリ制御パラメータは、前記現像剤担持体に印加される現像バイアス電圧であることを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
6. 前記現像バイアス電圧は、交流成分を有し、
   前記カブリ制御パラメータは、前記交流成分のピークツーピーク電圧であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記現像バイアス電圧は、交流成分を有し、
   前記カブリ制御パラメータは、前記交流成分の周波数であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
8. 前記目標カブリレベルは、目標カブリ面積率に基づいて定められることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
9. 前記複数の作像部は、イエロー、マゼンタ、シアン及び黒の作像部からなり、
   黒の作像部のみを用いて作像を行うモノクロモードと、イエロー、マゼンタ、シアン及び黒の全ての作像部を用いて作像を行うフルカラーモードと、を有し、
   前記目標カブリレベルは、目標カブリ面積率に基づいて定められ、
   前記モノクロモードと前記フルカラーモードとで前記目標カブリ面積率を異ならせることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
10. 前記モノクロモードの方が前記フルカラーモードよりも前記目標カブリ面積率が小さいことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
11. カブリ制御パラメータの調整を行うことによりトナー画像担持体のカブリレベルを制御するカブリ制御方法において、
    記憶部に目標カブリレベルを記憶させる目標カブリレベル記憶ステップと、
    ジョブ中において、カブリ制御パラメータの値を変更させて検出パターン形成手段によりトナー画像担持体に担持されるトナー画像の頁間に一連の検出パターンを形成させる検出パターン作成ステップと、
    カブリレベル検出部により前記一連の検出パターンのそれぞれのカブリレベルを検出させるカブリレベル検出ステップと、
    検出された前記一連の検出パターンのそれぞれのカブリレベルと前記記憶部に記憶された目標カブリレベルとに基づいて目標カブリ制御パラメータ値を算出する目標カブリ制御パラメータ値算出ステップと、
    算出された前記目標カブリ制御パラメータ値に基づいて前記カブリ制御パラメータの調整を行うカブリ制御パラメータ調整ステップと、
    を有することを特徴とするカブリ制御方法。

Images